(57)【要約】【課題】マスクの破壊や劣化を軽減させることが可能となる近接場露光に用いられるマスクの馴染ませ方法及び装置、近接場露光方法及び装置を提供する。【解決手段】弾性変形可能な露光マスクを変形させて、被露光物に倣うようにして密着させ、該露光マスクに形成した微小開口からにじみ出る近接場光によって、該露光マスクに形成された微小開口によるパターンを前記被露光物に転写する近接場露光に用いられるマスクの馴染ませ方法または装置であって、マスク馴染ませ手段２３０を備え、前記マスクに対して、物理量の増減によって該マスクの変形を繰り返させ、該マスクを延性を含んだ状態にして馴染ませるように構成する。【選択図】            図２
2005353634.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
弾性変形可能な露光マスクを変形させて、被露光物に倣うようにして密着させ、該露光マスクに形成した微小開口からにじみ出る近接場光によって、該露光マスクに形成された微小開口によるパターンを前記被露光物に転写する近接場露光に用いられるマスクの馴染ませ方法であって、
前記マスクに対して、物理量の増減によって該マスクの変形を繰り返させ、該マスクを延性を含んだ状態にして馴染ませるマスク馴染ませ工程を有することを特徴とする近接場露光に用いられるマスクの馴染ませ方法。
【請求項２】
前記マスクの変形を繰り返させる物理量が、圧力であることを特徴とする請求項１に記載の近接場露光に用いられるマスクの馴染ませ方法。
【請求項３】
波長サイズ以下の微小開口を遮光膜に形成したマスクを加工基板上に形成したフォトレジスト膜に近接させ、該マスクの面側に光を照射した際に該マスクの微小開口から滲み出る近接場光を用いて露光し、前記フォトレジスト膜にマスクパターンを転写する近接場露光方法において、
請求項１または請求項２に記載のマスクの馴染ませ方法を用いる工程を有することを特徴とする近接場露光方法。
【請求項４】
前記マスクの馴染ませ方法を用いる工程が、近接場露光の最初の工程であることを特徴とする近接場露光方法。
【請求項５】
弾性変形可能な露光マスクを変形させて、被露光物に倣うようにして密着させ、該露光マスクに形成した微小開口からにじみ出る近接場光によって、該露光マスクに形成された微小開口によるパターンを前記被露光物に転写する近接場露光に用いられるマスクの馴染ませ装置であって、
前記マスクに対して、物理量の増減によって該マスクの変形を繰り返させる圧力手段と、
ステージ上に設けられた上下動及び横方向への微振動が可能とされた第１の基板と、該第１の基板上に設けられた前記マスクとの接触面積を低減した第２の基板とを有するマスク馴染ませ手段と、
を備え、前記圧力手段とマスク馴染ませ手段とによって前記マスクを延性を含んだ状態にして馴染ませることを特徴とする近接場露光に用いられるマスクの馴染ませ装置。
【請求項６】
近接場露光に用いるマスクを設置するステージと、露光用光源と、光源波長以下の膜厚のフォトレジストが形成された被加工基板を設置する試料台と、該被加工基板と該マスクとの距離制御手段と、を有する近接場露光装置において、
請求項５に記載のマスクの馴染ませ装置を備えていることを特徴とする近接場露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、近接場露光に用いられるマスクの馴染ませ方法及び装置、近接場露光方法及び装置に関し、特に近接場露光に用いるマスクを馴染ませて、使用に際しての不具合等を解消する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の電子機器の小型化及び薄型化の要請から、電子機器に搭載される半導体素子の微細化への要求はますます高くなっている。例えば、マスクまたはレチクルのパターンに対するデザインルールはライン・アンド・スペース（Ｌ＆Ｓ）１３０ｎｍを量産工程で達成しようとし、今後益々小さくなることが予想される。近年主流である投影露光装置は、一般に、光源から出射された光束を利用してマスクを照明する照明光学系とマスクと被露光物との間に配置される投影光学系とを有する。
投影露光装置では一般に解像度は使用する光源の波長が略限界であると言われ、エキシマレーザーを使用しても投影露光装置は０．１０μｍ以下のパタ−ンを形成することが困難である。
加えて、仮に、より短い波長を有する光源が存在しても、かかる短波長の露光光を投影光学系に使用される光学材料（即ち、レンズの硝材）が透過できずに（その結果被露光物に投影できずに）露光ができなくなるという問題もある。
【０００３】
このような問題に対して、近年、０．１μｍ以下の微細加工を可能にする手段として近接場光学顕微鏡（Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｎｅａｒ  Ｆｉｅｌｄ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ：ＳＮＯＭ）の原理を用いた露光装置が提案されている。
例えば、特許文献１、あるいは特許文献２では、マスク面の法線方向に弾性変形可能なマスクをレジストに密着させ、マスク面に形成した１００ｎｍ以下の大きさの微小開口パターンから滲み出す近接場光を用いて被露光物に光の波長限界を越える局所的な露光を行う近接場露光装置が提案されている。この方式の特徴として、微小な開口からにじみ出る近接場光は、その開口に入射した光の波長程度の距離までに局在するため、被処理体と開口との距離を、光の波長以下、望ましくは１００ｎｍ以下の距離にまで近づける必要がある。そのため、露光マスクとして弾性変形が可能なマスクとし、基板のうねりなどに対しても露光マスクを撓ませることで基板に対して倣らわせている。
【特許文献１】特開平１１−１４５０５１号公報
【特許文献２】特開平１１−１８４０９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記した特許文献１、あるいは特許文献２の近接場露光装置による露光に際しては、露光マスクをレジストと密着させる必要がある。したがって、この方法で用いている露光マスクは、基板に倣うように弾性体のマスクが用いられる。この弾性体のマスクは、初めて使用する場合においては弾性体といえども弾性変形しにくくなっている。そのため、露光マスクを所望の外力で弾性変形させようとしても所定の密着域まで達っしないことから、更に外力を加え、あるいは当初から外力を大きくして加えることが必要となり、これらの外力の大きさが原因となって場合によってはマスクの破壊やマスクの弾性劣化を早めてしまう恐れがある。このようなことから、露光マスクを初めて使用する場合において、所定の密着域までの到達時間が増し、総合的に露光工程時間が増大し、また必然的に同一の露光マスクの製作枚数を増やすことが必要となり、経費を増大させることから、これらに対する対策が望まれる。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑み、マスクの破壊や劣化を軽減させることが可能となる近接場露光に用いられるマスクの馴染ませ方法及び装置、近接場露光方法及び装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、以下のように構成した近接場露光に用いられるマスクの馴染ませ方法及び装置、近接場露光方法及び装置を提供するものである。
すなわち、本発明の近接場露光に用いられるマスクの馴染ませ方法は、弾性変形可能な露光マスクを変形させて、被露光物に倣うようにして密着させ、該露光マスクに形成した微小開口からにじみ出る近接場光によって、該露光マスクに形成された微小開口によるパターンを前記被露光物に転写する近接場露光に用いられるマスクの馴染ませ方法であって、前記マスクに対して、物理量の増減によって該マスクの変形を繰り返させ、該マスクを延性を含んだ状態にして馴染ませるマスク馴染ませ工程を有することを特徴としている。
また、本発明の近接場露光方法は、微小開口を遮光膜に形成したマスクを加工基板上に形成したフォトレジスト膜に近接させ、該マスクの面側に光を照射した際に該マスクの微小開口から滲み出る近接場光を用いて露光し、前記フォトレジスト膜にマスクパターンを転写する近接場露光方法において、上記したマスクの馴染ませ方法を用いる工程を有することを特徴としている。また、本発明においては、前記マスクの馴染ませ方法を、近接場露光の最初の工程に用いる構成を採ることができる。
また、本発明のマスクの馴染ませ装置は、弾性変形可能な露光マスクを変形させて、被露光物に倣うようにして密着させ、該露光マスクに形成した微小開口からにじみ出る近接場光によって、該露光マスクに形成された微小開口によるパターンを前記被露光物に転写する近接場露光に用いられるマスクの馴染ませ装置であって、前記マスクに対して、物理量の増減によって該マスクの変形を繰り返させる圧力手段と、ステージ上に設けられた上下動及び横方向への微振動が可能とされた第１の基板と、該第１の基板上に設けられた前記マスクとの接触面積を低減した第２の基板とを有するマスク馴染ませ手段と、を備え、前記圧力手段とマスク馴染ませ手段とによって前記マスクを延性を含んだ状態にして馴染ませることを特徴としている。
また、本発明の近接場露光装置は、近接場露光に用いるマスクを設置するステージと、露光用光源と、光源波長以下の膜厚のフォトレジストが形成された被加工基板を設置する試料台と、該被加工基板と該マスクとの距離制御手段と、を有する近接場露光装置において、上記したマスクの馴染ませ装置を備えていることを特徴としている。
【０００７】
本発明において、上記の「マスクを馴染ませる」とは、マスクに外力を緩やかに増減させてそれを数回繰り返すことで、局所的に弾性限界を超えた部分を延性状態にし、延性から急激な脆性に進ませることを抑えた状態にすることを意味している。これにより、マスクは製作初期の延性のない状態から適度な延性を含んだ状態、すなわち馴染んだ状態となる。
また、ここでの弾性限界とは「物体、特に、固体に力が加えられて変形する時、ある大きさより小さい力が加えられた場合には、力を除くともとに戻るが、それよりも大きい力の場合には、力を除いてももとに戻らなくなるその限界の力の大きさ」を意味している。
また、延性とは「物体が、その弾性限界を超えた張力を受けても破壊されずに、引き延ばされる性質」を意味している。
また、脆性とは「物体が外力による変形を起こさないうちに、またはわずかに変形しただけで破壊されてしまう性質」を意味している。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、マスクの破壊や劣化を軽減させることが可能となる近接場露光に用いられるマスクの馴染ませ方法及び装置、近接場露光方法及び装置を実現することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下に、本発明の実施の形態における露光マスクの馴染ませ方法及び手段について、図を用いて説明する。
図１に本実施の形態を説明するために用いる露光マスクの構成の概略を示す。
また、図２に本実施の形態における露光マスクの馴染ませ手段を有する近接場露光装置の構成を示す。
また、図３に本実施の形態を説明するための露光マスクのレジストへの密着時及び剥離時の変形の様子を示す図。
また、図４に本発明の実施の形態を説明するための露光マスクの馴染ませ工程時の様子を示す。
【００１０】
図１において、１００は近接場露光マスクであり、この露光マスク１００は図２に示す露光装置の近接場露光用マスクとして用いられるものである。
また、図１（ａ）はおもて面側、図１（ｂ）は断面図である。なお、本発明において「おもて面」とは、遮光膜が設けられた面をいい、「裏面」とは、その反対側をいう。
図１における露光マスク１００は、マスク支持体１０４、マスク母材１０１、遮光膜１０２から構成されている。遮光膜１０２は、マスク母材１０１の上に成膜されており、その遮光膜１０２に微小開口１０３が所望のパターンに形成されている。また、マスク母材１０１は弾性体で、薄膜に構成される。
つぎに、この露光マスク１００によるレジスト２０２との密着、露光、剥離動作について、図２及び図３を用いて説明する。
露光マスク２０１は、近接場露光装置の圧力調整容器内に、露光マスクの裏面が面するように配置して圧力調整を加えマスクの撓みを調整する。被露光物としては、基板２０３の表面にレジスト２０２を形成する。レジスト２０２／基板２０３をステージ２０４上に取り付け、ステージ２０４を駆動することにより、露光マスク２０１に対する基板２０３のマスク面内２次元方向の相対位置合わせを行う。次に、マスク面法線方向にステージ２０４を駆動し、露光マスク２０１のおもて面と基板２０３上のレジスト２０２面との間隔が全面にわたって１００ｎｍ以下になるように両者を密着させる。
この後、露光光源２０９から出射される露光光２１０をコリメータレンズ２１１で平行光にした後、ガラス窓２１２を通し、圧力調整容器２０５内に導入し、露光マスク２０１に対して裏面（図２では上側）から照射し、露光マスク２０１おもて面のマスク母材２０６上の遮光膜２０７に形成された微小開口パターン２０４から滲み出す近接場でレジスト２０２の露光を行う。
【００１１】
露光マスク２０１のおもて面と基板２０３上のレジスト２０２面がともに完全に平坦であれば、全面にわたって両者を密着させることが可能である。しかしながら、実際には、マスク面やレジスト／基板面に凹凸やうねりが存在するので、両者を近づけ、接触させただけでは、密着している部分と非密着部分が混在する状態になってしまう。
そこで、露光マスク２０１の裏面からおもて面方向に向かって圧力を印加することにより、露光マスク２０１に弾性変形による撓みを生じさせ、レジスト２０２／基板２０３へ押し付けるようにすることにより、薄膜部が全面にわたって密着させることができる。
このような圧力を印加する方法の一例として、図２に示したように、露光マスク２０１のおもて面を圧力調整容器２０５外側に面するように、裏面を圧力調整容器２０５内側に面するように配置させ、ポンプ等の圧力調整手段２１３を用いて、圧力調整容器２０５内に高圧ガスを導入し、圧力調整容器２０５内が外気圧より高い圧力になるようにする。
【００１２】
ここで、圧力調整手段２１３から圧力調整容器２０５内に高圧ガスを導入し、圧力調整容器２０５内の圧力を増大させ、露光マスク２０１のおもて面と基板２０３上のレジスト２０２面とを全面にわたって均一な圧力で密着させる。
このような方法で圧力の印加を行うと、パスカルの原理により、露光マスク２０１のおもて面と基板２０３上のレジスト２０２面との間に作用する斥力が均一になる。このため、露光マスク２０１や基板２０３上のレジスト２０２面に対し、局所的に大きな力が加わったりすることがなく、露光マスク２０１や基板２０３、レジスト２０２が局所的に破壊されたりすることがなくなるという効果を有する。
ただし、上述したように、この露光マスク２０１は、初めて使用する場合においては弾性体といえども弾性変形しにくくなっている。このため、露光マスクを所望の外力で弾性変形させようとしても所定の密着域まで達せず更に圧力を加えることがあった。
【００１３】
ここでは、露光マスク２０１とレジスト２０２／基板２０３を密着させるために、露光マスクの裏面を圧力調整容器２０５内に配置し、圧力調整容器２０５内より低い外気圧との圧力差により、露光マスク２０１の裏面側からおもて面側に圧力が加わるようにした例を示したが、逆の構成として、近接場マスクのおもて面およびレジスト／基板を減圧容器内に配置し、減圧容器内より高い外気圧との圧力差により、近接場マスクの裏面側からおもて面側に圧力が加わるようにしても良い。いずれにしても、近接場マスクのおもて面側に比べ、裏面側が高い圧力となるような圧力差を設けるようにすれば良い。
ここで、図２に記載した、光源２２１と受光部２２２とから成る光学式変位センサを用いて露光マスク上の反射光の所定スポットが被露光物と密着しているかを確認する。光源２２１から射出された光は、被検知物である露光マスク２０１の薄膜部に照射される。照射された光の反射光が受光部２２２に当たるように光源２２１で光を射出する。被検知物である露光マスク２０１に変位が生じると、それに伴って受光部２２２上の反射光のスポット位置が変化し、それをマスクの変位として読み取ることが出来る。図３に露光マスク３０１とレジスト３０２の密着過程および剥離過程を示す。露光マスク３０１の裏面側からおもて面側に圧力が加わりマスクが撓みはじめ、圧力が増す課程で上述の光学式変位センサ受光部３２２でマスクの変位を読み取り、レジスト３０２に露光マスク３０１が密着したことを確認する。その状態で露光処理が行われる。露光終了後、露光マスク３０１に印加されていた圧力を減らしていくと露光マスク３０１がレジスト３０２から剥離がはじまり圧力を加えていない状態にすることによって、露光マスク３０１はレジスト３０２から離れる。
【００１４】
次に、図２及び図４において、露光マスク馴染ませ方法及びマスク馴染ませ手段について説明する。図２に示すように、基板２０３が載っているステージ２０４の同一面上に露光マスクを馴染ませるための基板２３０が搭載されている。基板２３０は上下動可能および縦横方向に微振動する機構を備えていて、この動作により、より効果的に露光マスク２０１を馴染ませる。図４において、露光マスク４０１を馴染ませる方法について説明する。４０３は上下動可能および縦横方向に微振動する機構を備えた基板であり、４０２は基板４０３の上に配置した露光マスク４０１との接触面積を平板に比べて２分の１以下に低減した基板Ｂである。
（４−１）において、露光マスク４０１と基板Ｂ：４０２とは通常の露光時加えている圧力とほぼ同程度の圧力で露光マスク４０１が撓んでも接触しない程度まで離れている状態である。（４−２）において、通常の露光時加えている圧力とほぼ同程度の圧力で露光マスク４０１が撓んでいる状態である。ただし加圧速度は通常の露光時の２分の１以下に設定し、最終到達圧力を通常の露光時加えている圧力とほぼ同程度の圧力になるようにした。
【００１５】
（４−４）状態から加えてあった圧力を通常の露光後の剥離時の加圧速度で減圧し、（４−５）を経て、（４−１）の状態に戻す。その後再び（４−２）の状態と（４−１）の状態を数回繰り返すことで第一段階の露光マスク４０１の馴染ませを行う。ここで、（４−３）は、（４−２）の状態から基板４０３を徐々に上昇させ通常の露光時での露光マスクとレジストとの密着面積とほぼ同等になるようにした状態である。（４−４）は、（４−３）の状態から露光マスク４０１と基板Ｂとが剥離しやすいよう縦横方向に微振動を加えながら基板４０３を徐々に下降させ（４−２）での基板４０３の位置までにした状態である。
ここで、（４−４）から（４−３）へ、そして（４−４）へというように数回繰り返すことで、第２段階の露光マスク４０１の馴染ませ効果を向上させる。
なお、露光マスクを馴染ませる工程は、通常の露光工程の中に組込むと、大幅に工程時間を増大させることとなるため、通常の露光工程には組込まず、露光マスクを初めて使用する場合において露光工程の前準備として実施することが望ましい。
【００１６】
また、上述の形態においては、露光マスクの馴染ませ方法及び手段として、露光工程に用いた圧力の印加手段とステージ上に露光マスクの馴染ませ専用の駆動型基板を用いたが、当然のことながらこれに限定したものではない。露光マスクの馴染ませる他の例としてはステージ上に吸引パッドを１つまたは複数個設け、この吸引パッドを露光マスクのレジストと密着する面に吸着させたり吸着を外したりすることで露光マスクの馴染ませる方法及び手段や、またこの吸引パッドに上下動機構を設け露光マスクのレジストと密着する面と吸引パッドが吸着状態のまま吸引パッドを上下動させる露光マスクの馴染ませ方法及び手段も考えられる。その他、上述した基板Ｂと露光マスクの間に生じている吸着力が静電気力による場合は、イオナイザーを外部から照射させて静電気力を弱める方法も考えられる。このときイオンを送り込むための気体を脈動させて、複合的に効果を出す方法も考えられる。このように、その他複数の手段を複合させることで効果を発揮させることも本発明の範疇である。また、この露光マスクを馴染ませていたときに、製造不良等による露光マスクの薄膜部に欠陥があったために破壊することも予測され、その破壊による薄膜の飛散の防止対策として露光マスク馴染ませ用基板の根元から露光マスクを覆うカバーを取り付けることも考えられる。
【００１７】
以上においては、露光マスクの馴染ませ工程を近接場露光装置に具備した形態で説明したが、この工程を独立した別の装置によって実施する形態を以下に示す。
図５は、本発明の露光マスク馴染ませ方法及び手段を適用して、露光工程時間の短縮化と露光マスクの弾性劣化を軽減できる露光マスク馴染ませ装置の構成を示す図である。
図５に示すように、ステージ５０４の上に露光マスクを馴染ませるための基板５０３が搭載されている。露光マスク５０１は、本装置の圧力調整容器内に、露光マスクの裏面が面するように配置して圧力調整を加えマスクの撓みを調整する。圧力を印加する方法の一例としては、露光マスク５０１のおもて面を圧力調整容器５０５外側に面するように、裏面を圧力調整容器５０５内側に面するように配置させ、ポンプ等の圧力調整手段５１３を用いて、圧力調整容器５０５内に高圧ガスを導入し、圧力調整容器５０５内が外気圧より高い圧力になるようにする。
【００１８】
ここでは、露光マスク５０１と基板５０３を密着させるために、露光マスクの裏面を圧力調整容器５０５内に配置し、圧力調整容器５０５内より低い外気圧との圧力差により、露光マスク５０１の裏面側からおもて面側に圧力が加わるようにした例を示したが、逆の構成として、近接場マスクのおもて面および基板を減圧容器内に配置し、減圧容器内より高い外気圧との圧力差により、近接場マスクの裏面側からおもて面側に圧力が加わるようにしても良い。いずれにしても、近接場マスクのおもて面側に比べ、裏面側が高い圧力となるような圧力差を設けるようにすれば良い。基板５０３をステージ５０４上に取り付け、ステージ５０４を駆動することにより、露光マスク５０１に対する基板５０３のマスク面内２次元方向の相対位置合わせを行う。基板５０３は上下動可能および縦横方向に微振動する機構を備えていて、この動作により、より効果的に露光マスク５０１を馴染ませる。
【００１９】
また、光源５２１と受光部５２２とから成る光学式変位センサを用いて露光マスク上の反射光の所定スポットが露光マスク５０１と基板５０３との密着具合を確認する。光源５２１から射出された光は、被検知物である露光マスク５０１の薄膜部に照射される。照射された光の反射光が受光部５２２に当たるように光源５２１で光を射出する。被検知物である露光マスク５０１に変位が生じると、それに伴って受光部５２２上の反射光のスポット位置が変化し、それをマスクの変位として読み取ることが出来る。
露光マスク５０１を馴染ませる方法については、図４において、前述した方法と同様であるため、省略する。
【実施例】
【００２０】
以下に、本発明の実施例について説明する。
［実施例１］
本発明の実施例１は、本発明の実施の形態における露光マスクの馴染ませ手段を適用し、初めて使用する露光マスクの馴染ませ手段を構成した具体例である。
図６に、本実施例１における露光マスクの馴染ませ手段を有する近接場露光装置の構成を示す。
図６において、密閉容器内に裏面を面した露光マスクの表面と、被露光物であるフォトレジスト６０２を塗布した基板６０３のフォトレジスト表面の間隔を固定し約１００μｍとした。この時、使用した露光マスク６０１の薄膜となっている部分は、１０ｍｍ×１０ｍｍの大きさ、１μｍの厚さであった。露光マスク６０１とフォトレジスト間の間隔を固定したまま、露光マスク６０１を撓ませることにより、露光マスク６０１とフォトレジスト６０２を密着させる。そこで、密閉容器６０５内に窒素を流し圧力を密閉容器外に比べ高くするため、電磁弁６０６を開き密閉容器６０５内に窒素ガスを流し入れた。このとき、密閉容器６０５内に設置した圧力センサ６０８をモニターし、５００Ｐａ／秒の加圧速度で流し入れるよう窒素の流量を流量調節装置６０９により制御した。
ここで、密閉容器外から波長６３０ｎｍの半導体レーザ６１２でビーム径１００μｍにコリメートしたレーザ光ＬＤを露光マスクの薄膜部の中心から３ｍｍ離れた部分に照射し、そこからの反射光を密閉容器外に設置した受光部であるＰＳＤ（半導体位置検出器）６１３で受けた。この時ビームの光軸は、薄膜を形成している１０ｍｍ×１０ｍｍの四角の枠に平行な向きでレーザを照射した。
【００２１】
密閉容器６０５内の圧力が５００Ｐａ／秒で変化する間、露光マスク６０１の薄膜部分が次第に撓んで行った。露光マスク６０１が撓むことにより、反射光を受けるＰＳＤ６１３上のスポットの位置が変化し、それにしたがってＰＳＤ６１３からの電圧の出力が変化する。ＰＳＤ６１３の出力が大きいと受光部のより下に反射光スポットが位置していることを示している。密閉容器６０５内に圧力が印加され始めると、ＰＳＤ６１３の出力値が小さくなっていき、ある圧力値を境に再び大きくなり０Ｐａ時の出力とほぼ同じになり、さらに圧力を印加してもＰＳＤ６１３の出力は変化しなくなる。これは、露光マスクとフォトレジストが密着したことを示している。圧力センサ６０８とＰＳＤ６１３からの出力から、圧力を印加してもＰＳＤ６１３の出力が変化しなくなることを、密着判断制御ＰＣが露光マスク６０１とフォトレジスト６０２が密着したと判断し、電磁弁６０６を閉じ圧力を印加するため流し入れている窒素を止める。
その後、水銀ランプ６０４のｇ線（波長４３６ｎｍ）の光を照射しフォトレジストを露光する。露光後、電磁弁６１０を開き密閉容器６０５内の窒素を排出し、密閉容器６０５内の圧力を大気圧まで減圧し露光マスク６０１の撓みを解消する。
【００２２】
この露光工程の前準備として、露光マスクが初めて使用される場合は、その露光マスク６０１を馴染ませるために、露光マスク６０１が本露光装置にセットされ、ステージ６０７上に配置された基板６１５が露光マスク６０１の真下にくるように移動する。基板６１５と露光マスク６０１との間隔が２００μｍ以上になるように基板６１５の高さを調整する。これは、下記で述べる露光マスク６０１に加圧したときに露光マスク６０１の表面が基板６１５の表面に触れないようにするためである。そこで密閉容器６０５内に窒素を流し圧力を密閉容器外に比べ高くするため、電磁弁６０６を開き密閉容器６０５内に窒素ガスを流し入れた。このとき、密閉容器６０５内に設置した圧力センサ６０８をモニターし、２５０Ｐａ／秒の加圧速度で流し入れるよう窒素の流量を流量調節装置６０９により制御した。次第に露光マスク６０１は撓み、圧力センサ６０８が１０００Ｐａに到達したところで電磁弁６０６を閉じ圧力を印加するため流し入れている窒素を止める。ここで約５秒の時間放置した後、電磁弁６１０を開き密閉容器６０５内の窒素を排出し、密閉容器６０５内の圧力を大気圧まで減圧し露光マスク６０１の撓みを解消する。このときの減圧速度は５００Ｐａとした。
【００２３】
この２５０Ｐａの加圧速度で１０００Ｐａまで加圧して露光マスクを加圧させる工程とその後５００Ｐａの減圧速度で大気圧まで減圧する工程を１０回繰り返した。そして、再度２５０Ｐａの加圧速度で１０００Ｐａまで加圧して露光マスクを加圧させる工程まで行ったところで、基板６１５を徐々に上昇させ、基板６１５と露光マスク６０１との間隔が１００μｍなったところで上昇を停止する。この状態は、この露光マスク６１５が露光時にレジスト面と密着したときの密着面積にほぼ等しい面積となる。そして、その約５秒後今度は逆に基板６１５が縦横方向に微振動しながら徐々に下降させ、基板６１５と露光マスク６０１との間隔が２００μｍ以上になったところで上昇を停止する。この微振動を露光マスク６０１側に伝えることにより露光マスク６０１と基板６１５を剥離しやすくさせ、露光マスク６０１と基板６１５との間に生じる可能性のある吸着力による露光マスク６０１への過大な負荷を軽減させる。この基板６１５を上下動作させる工程を繰り返し５０回程度実施した。
【００２４】
以上のように、初めて使用する露光マスクを馴染ませる工程を実施することで、初めて使用する露光マスクでの初めての露光工程において通常と同様な工程時間で行えた。また、さらに馴染ませる工程を経た露光マスクは、露光工程中のレジストとの密着時の加圧速度を１．５倍にすることができたため、その分の工程時間の短縮ができた。そして、露光マスクの寿命の観点からも、馴染ませる工程を経たことにより延性から急激な脆性に進ませることを抑えた状態をつくり出し、延性から脆性に進む過程を通らずに脆性に進む個所を減らすことができ、結果として寿命を延ばすことができた。
【００２５】
［実施例２］
本発明の実施例２は、本発明の実施の形態における露光マスクの馴染ませ手段を適用し、近接場露光装置に具備した形態とは別の独立した露光マスクの馴染ませ装置を構成した具体例である。
図７に本実施例における露光マスクの馴染ませ装置の構成を示す。
図７に示した密閉容器内に裏面を面した露光マスクの表面を固定した。この時、使用した露光マスク７０１の薄膜となっている部分は、１０ｍｍ×１０ｍｍの大きさ、１μｍの厚さであった。露光マスク７０１を撓ませることにより、露光マスク７０１の馴染ませ工程を実施する。そこで、密閉容器７０５内に窒素を流し圧力を密閉容器外に比べ高くするため、電磁弁７０６を開き密閉容器７０５内に窒素ガスを流し入れた。このとき、密閉容器７０５内に設置した圧力センサ７０８をモニターし、２５０Ｐａ／秒の加圧速度で流し入れるよう窒素の流量を流量調節装置７０９により制御した。密閉容器外から波長６３０ｎｍの半導体レーザ７１２でビーム径１００μｍにコリメートしたレーザ光ＬＤを露光マスクの薄膜部の中心から３ｍｍ離れた部分に照射し、そこからの反射光を密閉容器外に設置した受光部であるＰＳＤ（半導体位置検出器）７１３で受けた。密閉容器７０５内の圧力が２５０Ｐａ／秒で変化する間、露光マスク７０１の薄膜部分を次第に撓ませた。露光マスク７０１が撓むことにより、反射光を受けるＰＳＤ７１３上のスポットの位置が変化し、それにしたがってＰＳＤ７１３からの電圧の出力が変化する。このことで、露光マスクの状態を検出した。その露光マスク７０１を馴染ませるために、露光マスク７０１が本装置にセットされ、ステージ７０７上に配置された基板７１５が露光マスク７０１の真下にくるように移動する。基板７１５と露光マスク７０１との間隔が２００μｍ以上になるように基板７１５の高さを調整する。これは、下記で述べる露光マスク７０１に加圧したときに露光マスク７０１の表面が基板７１５の表面に触れないようにするためである。そこで密閉容器７０５内に窒素を流し圧力を密閉容器外に比べ高くするため、電磁弁７０６を開き密閉容器７０５内に窒素ガスを流し入れた。このとき、密閉容器７０５内に設置した圧力センサ７０８をモニターし、２５０Ｐａ／秒の加圧速度で流し入れるよう窒素の流量を流量調節装置７０９により制御した。
次第に露光マスク７０１は撓み、圧力センサ７０８が１０００Ｐａに到達したところで電磁弁７０６を閉じ圧力を印加するため流し入れている窒素を止める。ここで約５秒の時間放置した後、電磁弁７１０を開き密閉容器７０５内の窒素を排出し、密閉容器７０５内の圧力を大気圧まで減圧し露光マスク７０１の撓みを解消する。このときの減圧速度は５００Ｐａとした。この２５０Ｐａの加圧速度で１０００Ｐａまで加圧して露光マスクを加圧させる工程とその後５００Ｐａの減圧速度で大気圧まで減圧する工程を１０回繰り返した。そして、再度２５０Ｐａの加圧速度で１０００Ｐａまで加圧して露光マスクを加圧させる工程まで行ったところで、基板７１５を徐々に上昇させ、基板７１５と露光マスク７０１との間隔が１００μｍなったところで上昇を停止する。この状態は、この露光マスク７１５が露光時にレジスト面と密着したときの密着面積にほぼ等しい面積となる。そして、その約５秒後今度は逆に基板７１５が縦横方向に微振動しながら徐々に下降させ、基板７１５と露光マスク７０１との間隔が２００μｍ以上になったところで上昇を停止する。
【００２６】
この微振動を露光マスク７０１側に伝えることにより露光マスク７０１と基板７１５を剥離しやすくさせ、露光マスク７０１と基板７１５との間に生じる可能性のある吸着力による露光マスク７０１への過大な負荷を軽減させる。この基板７１５を上下動作させる工程を繰り返し５０回程度実施した。
以上のように、本装置を用いて初めて使用する露光マスクを馴染ませる工程を実施することで、初めて使用する露光マスクでの初めての露光工程において通常と同様な工程時間で行えた。他の効果については、前述の実施例１と同様なので省略する。
【００２７】
以上のように、上記各実施例におけるマスク馴染ませ方法乃至は手段によれば、露光マスクを初めて使用する場合において所定の密着域までの到達時間を増やさないようにでき、また、マスクが馴染んだことにより通常の使用においてはより大きい外力で弾性変形させることで所定の密着域までの到達時間を短縮させることができる。そのため、露光工程時間を増大させることもないし短縮化を図ることが可能となる。また、マスクを馴染ませることにより、マスクの弾性劣化を軽減させ、露光マスクが破壊に至るまでの寿命を延命させ、露光マスクの使用回数を増大させることができ、生産コストの軽減化を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施の形態を説明するための露光マスクの構成を示す概略図。
【図２】本発明の実施の形態における露光マスクの馴染ませ手段を有する近接場露光装置の構成を示す図。
【図３】本発明の実施の形態を説明するための露光マスクのレジストへの密着時及び剥離時の変形の様子を示す図。
【図４】本発明の実施の形態を説明するための露光マスクの馴染ませ工程時の様子を示す図。
【図５】本発明の実施の形態における近接場露光装置とは独立した形態の露光マスクの馴染ませ装置の構成を示す図。
【図６】本発明の実施例１における露光マスクの馴染ませ手段を有する近接場露光装置の構成を示す図。
【図７】本発明の実施例２における近接場露光装置とは独立した形態の露光マスクの馴染ませ装置の構成を示す図。
【符号の説明】
【００２９】
１００：露光マスク
１０１：マスク母材
１０２：遮光膜
１０３：微小開口
１０４：マスク支持体
２０１、３０１、４０１、５０１、６０１、７０１：露光マスク
２０２、３０２、６０２：レジスト
２０３、６０３：基板
２０４、５０４、６０７、７０７：ステージ
２０５、５０５，６０５、７０５：圧力調整容器
２０６：マスク母材
２０７：遮光膜
２０８、５０８，６０８、７０８：圧力センサ
２０９、６０４：露光光源
２１０：露光光
２１１、６１１：コリメータレンズ
２１２、６１４：ガラス窓
２１３、５１３：圧力調整手段
２３０、４０３、５０３、６１５、７１５：マスク馴染ませ基板
２２１、３２１、５２１：光源
２２２、３２２、５２２：受光部
４０２：基板Ｂ
６０６、７０６、６１０、７１０：電磁弁
６０９、７０９：流量調整手段
６１２，７１２：半導体レーザ
６１３，７１３：ＰＳＤ（半導体位置検出器）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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